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Datos Generales
Nombre del
Proyecto
Diseño de un sistema de control inteligente para drones
Semillero
SEMILLERO DE INVESTIGACIÓN TECNOLOGÍA Y ENERGIA
Área del
Proyecto
Ingenierías
Subárea del
Ingeniería de Sistemas
Proyecto
Tipo de
Proyecto
Proyecto de Investigación
Subtipo de
Proyecto
Investigación en Curso
Grado
Décimo
Programa
Académico
Investigación
Email
[email protected]
Teléfono
3168748977
Nodo
Santander
Integrantes :
[1005260233-KATHERINE SARMIENTO COY]
[1055323675-DANIEL LUNA CABALLERO]
[1005339402-STEVEN GUALDRON VERA]
Instituciones a las que pertenece :
[890203667-COOPERATIVA ESPECIALIZADA DE EDUCACION DE COMFENALCO
SANTANDER]
Datos Específicos del Proyecto
Introducción
El proyecto consiste en diseñar un sistema de vuelo práctico para drones o vehículos aéreos no
tripulados permitiendo el acceso a nuevos campos y que se pueda implementar no solo en un drone
si no también en otro tipo de tecnología. El diseño del control del drone funciona por medio de
sensores de proximidad y nivel conectados por un circuito a un guante el cual esta sincronizado con
una aplicación. La aplicación se encarga de monitorear los movimientos de las manos las cuales
están utilizando el guante, cada movimiento lo recoge la aplicación los cuales pueden ser
identificados como velocidad, altura, giros de derecha a izquierda o izquierda a derecha. El sistema
de control no solo está diseñado para sus movimientos, también para que el dron permanezca con la
persona sin necesidad de llevarlo en las manos por un medio de transmisión no guiado sincronizado
con el software de aplicación. Los guantes indicaran si a alcanzado su velocidad o altura máxima
del drone, si en caso que el drone llegara a pasar de la altura máxima y corriera peligro de que los
motores fallaran la aplicación automáticamente envía la señal y hace descender el drone hasta una
altura por debajo de la indicada y reporta si el drone tiene daños y necesita ser aterrizado para
revisarlo. Todo el sistema ira conectado de los guantes a la aplicación, de la aplicación a los
guantes y de los guantes al drone, los drones convencionales pueden tener este sistema y dejar a
tras los controles y empezar a interactuar con el drone con sus propias manos. Lo que se quiere con
esto es la innovación del sistema de vuelo e implementación de tecnología de este tipo
implementando la realidad virtual a una total realidad, facilitando el control del dron por medio de
movimientos naturales del cuerpo.
Planteamiento del Problema
Los drones o vehículos aéreos no tripulados como hoy en día se conocen, son un gran avance
tecnológico que pueden desarrollar tareas de vigilancia para el ejército o fuerza aérea facilitando el
trabajo de forma remota. Además, son usados en diversas tareas no solo de tipo militar, sino
también para la agricultura, geología, arquitectura, toma de fotografías aéreas, entre otros ámbitos.
Un dispositivo con esas características no ofrece comodidad en el sistema de control, por su
tamaño, excesivas funciones y poca maniobrabilidad, este tipo de aeronaves es controlado por
medio de un dispositivo remoto similar a los controles de las consolas de video juegos como Xbox,
Wii, PlayStation, los cuales presentan limitaciones en sus funciones y manejo, por lo tanto, se
propone un nuevo sistema de control. Pregunta problematizadora ¿Cómo desarrollar un sistema de
control que ofrezca comodidad y tecnología de vuelo?
Objetivo General
Diseñar un sistema de vuelo con sensores de movimiento, proximidad y nivel controlados a través
de un guante sincronizado por un software de aplicación para drones.
Objetivo Específicos
Determinar las funciones de los guantes mediante el software del sistema. Establecer la interfaz de
movimiento sincronizada mediante el software de aplicación. Analizar el diseño del circuito del
controlador del sistema de control inteligente. Examinar los sensores controlados a través del
guante mediante el software de aplicación. Determinar el sistema autónomo de acompañamiento
del dron.
Referente Teórico
Marco teórico Los aviones no tripulados han demostrado su potencial militar. Ahora están listos
para el despegue en el ámbito civil. Muchos países tienen sus propios fabricantes y universidades,
empresas aeronáuticas, organismos públicos participan en el desarrollo de aeronaves de nueva
generación, diferentes tamaños y formas y cada uno de ellos con un avance tecnológico importante.
Los drones actualmente tienen diferentes usos: en eventos, delivery (realizan envíos de pizza,
domicilios, Amazon tiene esta tendencia y entrega sus productos en 30 minutos), situaciones de
emergencia o difícil acceso, búsqueda de personas, vigilancia fronteriza, control fiscal (Argentina
el gobierno se hizo eco de esta tecnología y los VANT se emplean para sobrevolar terrenos que
fueron declarados al fisco como baldíos), investigaciones arqueológicas, fines geológicos y juegos
de dron. Por último se encuentran los minidrones de última tecnología que no requiere de un
control, tableta o aplicación para manejarlo a distancia, ya que funciona a través de sistema GPS.
Se tienen antecedentes de vehículos aéreos no tripulados (UAV´s) desde la primera guerra mundial
con el desarrollo del control remoto por radiofrecuencia. Conforme avanzo la tecnología, los
precios y el tamaño de los componentes se redujeron bastante, logrando así mayor interés en el
tema. La investigación y desarrollo de los UAV´s se ha realizado primordialmente por entidades
militares de distintos gobiernos, principalmente el de Estados Unidos de Norteamérica. Uno de los
UAV´s más conocido y de mayor utilidad militar es el RQ-1 ?Predator?, un vehículo de turbo
propulsión utilizado principalmente para misiones de monitoreo y reconocimiento. Existe el trabajo
que realiza la empresa de aeronáutica Boeing, específicamente el departamento de investigación e
innovación avanzada: Phantom Works, en conjunto con el famoso instituto de tecnología en
Massachussetts (MIT), donde investigan el control de vuelo de enjambres de este tipo de vehículos.
Utilizan el prototipo comercial DragonFlyer como base y le adaptan micro controladores y sensores
capaces de comunicarse con otros vehículos para evitar la colisión y para coordinar el plan de
vuelo. Marco conceptual Los drones actualmente son implementados en diversas tareas y han
facilitado el trabajo de las personas en un área específica. Los vehículos aéreos no tripulados están
desde casi de 1900 y sus avances tecnológicos a lo largo de la historia han sido muchos y su
tamaño también ha evolucionado. Las aeronaves de nueva generación como hoy se les conoce son
el futuro, ya que falta mucho por investigar la capacidad de estos dispositivos aéreos. ?Los
vehículos aéreos no tripulados, o drones, se han convertido en una parte importante y controversial
de la capacidad militar en los últimos años. También se utilizan en la agricultura, en filmaciones y
en muchas otras aplicaciones que requieren un monitoreo aéreo barato y amplio. Pero hasta ahora
todos estos drones han tenido pilotos humanos; la diferencia es que los pilotos se encuentran en
tierra y conducen el aparato de manera remota. El siguiente paso en la tecnología de los drones es
desarrollar máquinas, que se conduzcan a sí mismas, lo cual ampliaría su uso a otras aplicaciones.
Para que esto suceda, los drones deben poder detectar su entorno local y responder al mismo; de
este modo, tendrán que modificar su altura y trayectoria de vuelo para evitar colisiones con otros
objetos que se encuentren en su camino.? (MEYERSON-4 DE MARZO DE 2015). Los drones
comúnmente utilizan dispositivo parecido al de los Xbox, PlayStation, Wii, ect. Los guantes
facilitan el uso del drone por medio de sensores controlados por un software de aplicación el cual
va a recibir la señal de los movientos que realice la persona que los esté utilizando, el software se
encargara de realizar sus funciones para que los guantes operen con facilidad, también el sistema
autónomo de vuelo o acompañamiento de vuelo del drone estará monitoreado por el software.
Marco legal Circular reglamentaria N° 002. Requisitos generales de aeronavegabilidad y
operaciones para R/PAS. (Numeral 4.25.8.2). La cual hace referencia a los requisitos de
aeronavegabilidad y operaciones necesarios para obtener permiso de acuerdo a lo establecido en el
numeral 4.25.8.2 de los reglamentos aeronáuticos de Colombia y el control de vehículos aéreos no
tripulados controlados a distancia diferentes de usos como recreación y deporte, etc.
Metodología
Esta investigación es de tipo experimental debido que plantea el desarrollo de un software de
control inteligente con sensores de movimiento a través de la utilización de un guante sincronizado
a un dron. Las funciones del dron se van a determinar en el diseño del software, estableciendo sus
movimientos y maniobrabilidad que van a tener los guantes. Los guantes van a tener diferentes
funciones las cuales facilitaran la movilidad del usuario y van a tener una interfaz para poder
observar en vivo lo que está captando el dron desde el aire, donde también se tiene la altura a la que
se encuentra el dron y la velocidad todo esto se logra mediante el dasarollo de la interfaz, el
software, los guantes que van a estar conectados a los circuitos, los sensores y el sistema general. El
diseño del software permitirá que los guantes puedan ser controlados de manera eficiente y puedan
tener el sistema autónomo de vuelo a distancia mediante los sensores de movimiento y proximidad.
El sistema de control de vuelo se valida mediante las diferentes pruebas de vuelo para poder
observar su funcionamiento y maniobrabilidad en campo, se revisan los sensores y el software en el
sistema y la interfaz de proyección del dron. Población: 15 a 50 años de edad, son los que utilizan
estos dispositivos para diferentes trabajos, diversión e investigación. Avances: -Los sensores de
movimiento y proximidad van a ir en los guantes sincronizados mediante el software para el control
de distancia, velocidad y altitud del dron. -Los circuitos y controladores arduino se encontraran en
la interfaz de proyección. -El software es diseñado para acceso a nuevas funciones,
maniobrabilidad y sistema autónomo. -La interfaz visual es el sistema para observar lo que la
cámara está grabando por medio de unas gafas. - Los escudos Xbee permiten comunicarse de forma
inalámbrica mediante Zigbee y se basa en el modulo Xbee de MaxStream. -La acelerometria
(acelerómetro arduino) van a ser los encargados de la velocidad al manipular los guantes
conectados al sensor ultrasonido. -El ultrasonido se encarga de la distancia entre los guantes, los
cuales indican al acelerómetro si va a aumentar o disminuir velocidad. - MPU6050 contiene un
acelerómetro MEMS y un giroscopio MEMS en un solo chip. Es muy precisa, ya que contiene 16
bits de analógico a digital de hardware de conversión para cada canal. Para ello se captura la x, y, z
y el canal al mismo tiempo. El sensor utiliza el I2C parada de microbús para interconectarse con el
Arduino. - DPM es el procesador digital de movimiento puede hacer cálculos rápidos directamente
en el chip. Esto reduce la carga para el micro controlador (como el Arduino).
Resultados
Conclusiones
Bibliografía
NATIONAL GEOGRAPHIC ESPAÑA. España. Pequeños aviones espía, drones en casa. 29 de
marzo de 2013. Disponible en línea: http://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/grandesreportajes/drones-en-casa-2_7033/2 BBC MUNDO. Londres. El escuadrón de drones para
perseguir drones que patrullará las calles de Tokio. 11 de diciembre de 2015. Disponible en línea:
http://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/12/151211_drones_japon_policia_anti_drones_mr
SCHNEIDER ELECTRIC. Francia. Sensores de proximidad. Disponible en línea:
http://www.schneider-electric.es/es/product-subcategory/4925-sensores-de-proximidad/ DONWEB
AGENCIA DE NOTICIAS TECNOLOGICAS. Argentina. Los 14 usos de los drones que seguro
no conocías. Disponible en línea: http://agencia.donweb.com/los-14-usos-de-drones-que-seguro-noconocias/ VVOLTIMUM. Suiza. Sensores de movimiento. 16 de marzo de 2010. Disponible en
línea: http://www.voltimum.es/articulos-tecnicos/sensores-movimiento EL ESPECTADOR.
Colombia. El lado bueno de los drones. 18 de junio de 2013. Disponible en línea:
http://www.elespectador.com/noticias/actualidad/el-lado-bueno-de-los-drones-articulo-428383